Устройство для каротажа скважин в процессе бурения

 

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям скважин в процессе бурения. Задачей изобретения является обеспечение возможности привязки точки записи информации к глубине скважины, причем осуществлять это как при наличии канала связи, так и при его отсутствии с помощью одного и того же скважинного блока. Для этого устройство содержит забойный блок с измерительными датчиками, блок записи и воспроизведения и персональный компьютер, расположенный на поверхности. Блок записи и воспроизведения может располагаться либо вместе с забойным блоком, либо на поверхности, и содержит блок питания, ключевой элемент, смеситель, блок памяти, контроллер и преобразователь интерфейса. Блок питания обеспечивает питание как самого блока записи и воспроизведения, так и забойного блока. Ключевой элемент, подключенный между блоком питания и смесителем, обеспечивает подачу питания (через смеситель) в скважинный блок. Смеситель предназначен для выделения информации, идущей от датчиков скважинного блока, которая может храниться в блоке памяти. Преобразователь интерфейса служит для подключения блока записи и воспроизведения к персональному компьютеру. Контроллер необходим для управления работой ключевого элемента, а также записи данных в блок памяти и передачи данных в персональный компьютер. 2 ил.

Изобретение относится к области промыслово-геофизического исследования скважин и может быть использовано для исследования скважин в процессе бурения с помощью автономного прибора.

Использование автономного прибора для исследования скважин влечет за собой вопрос привязки измерений к глубине скважины.

Известно устройство исследования скважин автономным прибором, содержащее преобразователь давления, источник опорного сигнала, элементы сравнения и совпадения, сообщающуюся со скважным пространством камеру, в верхней части которой установлена мембрана с датчиком пульсирующего давления, подключенным к элементу совпадения, и исполнительный орган (см. а.с. N717306 кл. E 21 B 47/12 опубл. 1980 г.) Это известное устройство предназначено для использования в отсутствии канала связи. Его нельзя применять для оперативного контроля в процессе бурения.

Наиболее близким к заявленному устройству для каротажа скважин в процессе бурения является устройство, содержащее забойный блок с датчиками, персональный компьютер, установленный на поверхности, и блок записи и воспроизведения, в состав которого входят контроллер, блок памяти, преобразователь интерфейса, блок питания, контур подачи энергии и последовательно подключенные мультиплексор и аналого- цифровой преобразователь, при этом контроллер двунаправленными портами соединен с блоком памяти и преобразователем интерфейса (см. патент WO93/15306 A1, кл. E 21 B 47/12, опубл. 1993).

Это известное устройство так же как и предыдущее, передавая скважинную информацию на поверхность, не имеет возможности исследовать скважину в двух режимах - оперативного контроля, передавая скважинную информацию на поверхность по каналу связи, и в автономном режиме, записывая информацию внутри автономного прибора.

Целью настоящего изобретения является создание такого устройства, которое бы позволяло привязать точку записи информации к глубине скважины, причем осуществлять это возможно как при наличии канала связи, так и без него одним и тем же скважинным прибором.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для каротажа скважин в процессе бурения, содержащее забойный блок с датчиками, блок записи и воспроизведения, содержащий блок питания и блок памяти, соединенный двунаправленным портом с контроллером, который в свою очередь двунаправленным портом соединен через преобразователь интерфейса с персональным компьютером, установленным на поверхности, в блок записи и воспроизведения введены ключевой элемент и смеситель, соединенный с забойным блоком, при этом выход блока питания через ключевой элемент соединен со входом смесителя, выход которого соединен со входом контроллера, управляющий выход последнего подключен к управляющему входу ключевого элемента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2 - циклограмма работы блока записи и воспроизведения.

Структурная схема устройства для каротажа скважин в процессе бурения (фиг. 1) содержит забойный блок 1 с измерительными датчиками, блок 2 записи и воспроизведения и персональный компьютер 3.

Длина линии связи между забойным блоком 1 и блоком 2 записи и воспроизведения может быть разной - от минимальной, когда устройство работает в автономном режиме и представляет собой автономный прибор, а блок 1 и блок 2 сочленены и расположены на забое скважины, до максимальной, когда блок 1 располагается внутри скважины, а блок 2 и персональный компьютер 3 на поверхности.

Блок 2 записи и воспроизведения содержит блок 4 питания, обеспечивающий питание как самого блока 2 записи и воспроизведения, так и блока 1, ключевой элемент 5, через который блок 4 питания подключен к смесителю 6, выход которого подключен ко входу контроллера 7, управляющий выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента 5, а двунаправленные порты контроллера подключены к блоку 8 памяти и преобразователю интерфейса 9, который двунаправленным портом может быть подключен к персональному компьютеру 3.

Соединение между забойным блоком 1 и блоком 2 записи и воспроизведения производится одножильным кабелем, по которому в забойный блок 1 поступает ток питания с блока 4 и одновременно из блока 1 поступает измерительная информация.

Устройство работает следующим образом.

В автономном режиме блок 2 записи и воспроизведения сочленяется с блоком 1, питание с блока 4 подается в блок 1 и он начинает функционировать, транслируя измерительную информацию в смеситель 6 блока 2 записи и воспроизведения. Смеситель 6 принимает сигнал постоянного тока от блока 4 питания и переменную составляющую, несущую измерительную информацию с датчиков забойного блока 1, происходит смешение этих сигналов и выделение измерительной информации (которая представляется, например, сигналом в виде двоичного последовательного кода) на фоне питающего тока, далее информация поступает в контроллер 7, который отправляет ее в блок памяти 8.

В автономном режиме, когда блоки 1 и 2 расположены в скважине, выход преобразователя интерфейса 9 никуда не подключен, а когда блок 2 находится на поверхности, а забойный блок 1 в скважине, к выходу преобразователя интерфейса 9 подключается персональный компьютер 3, на который поступает оперативная измерительная информация из скважины.

Циклограмма работы устройства представлена на фиг. 2.

Контроллер 7 управляет ключевым элементом 5, замыкание которого обеспечивает подачу питания в забойный блок 1 и его функционирование. Включение питания происходит периодически через промежутки времени Т₁. Подача питания длится промежуток времени Т₂, достаточный для заканчивания переходных процессов в блоке 1 (время Т₃ на циклограмме) и записи полного кадра текущей измерительной информации в блок памяти 8 (время Т₄).

Одновременно с записью измерительной информации в блок 8 памяти записывается текущее время записи, которое отсчитывается таймером контроллера 7. Таким образом в блоке памяти 8 хранится измерительная информация и моменты времени, когда она была записана.

При работе в автономном режиме перед спуском прибора (сочлененные блоки 1 и 2)в скважину выход преобразователя интерфейса 9 соединяется с персональным компьютером 3, обеспечивая его связь с контроллером 7. Сигналом "Сброс" с компьютера 3 одновременно производится запуск таймера контроллера 7 и персонального компьютера 3. Предварительно устанавливаются требуемые значения Т₁, Т₂, Т₃ и Т₄. Затем блок 1 с блоком 2 записи и воспроизведения отсоединяются от персонального компьютера 3 и спускается в скважину.

Каротаж ствола скважины производится следующим образом.

Забойный блок 1 располагают на требуемом месте в стволе скважины, фиксируют глубину спуска блока 1 в скважину на персональном компьютере 3 и текущее время. Затем смещают блок 1 по стволу скважины и в требуемом месте снова фиксируют на персональном компьютере 3 глубину спуска прибора и текущее время. Повторяя эту операцию, производят смещение блока 1 по всему участку ствола скважины, где необходимо провести каротаж. После этого блок 1 с блоком 2 записи и воспроизведения извлекаются на поверхность и выход преобразователя интерфейса 9 соединяется с персональным компьютером 3, по сигналу с которого информация, записанная в блок памяти 8, поступает в персональный компьютер 3.

Поскольку каждый кадр измеряемой информации из блока памяти 8 маркируется текущим временем, а на персональном компьютере 3 текущее время соответствует глубине спуска забойного блока 1 в скважину, то таким образом обеспечивается соответствие между глубиной спуска блока (или его расположением по стволу скважины) и измерительной информацией, т.е. осуществляется каротаж ствола скважины.

В режиме оперативного контроля в скважину спускается только блок 1, а блок 2 записи и воспроизведения располагается на поверхности, персональный компьютер 3 соединяется с выходом преобразователя интерфейса 9, устанавливаются Т₁=Т₂=Т₄, Т₃=0, питание с блока 4 через ключевой элемент 5 и смеситель 6 непрерывно подается на забойный блок 1, откуда также непрерывно транслируется измерительная информация в виде переменной составляющей с датчиков в смеситель 6 блока 2 записи и воспроизведения. В смесителе 6 происходит смещение сигналов постоянного и переменного токов и выделяется измерительная информация в виде двоичного кода на фоне питающего тока и передается на персональный компьютер 3 для оперативного контроля, регистрации и дальнейшей обработки.

Таким образом заявленное предложение выгодно отличается от известных тем, что исследование скважины в процессе бурения может осуществляться одним и тем же забойным блоком в двух режимах - в режиме оперативного контроля, передавая скважинную информацию на поверхность по каналу связи, и в автономном режиме - записывая информацию внутри автономного блока.

Формула изобретения

Устройство для каротажа скважин в процессе бурения, содержащее забойный блок с датчиками, блок записи и воспроизведения, содержащий источник питания и блок памяти, соединенный двунаправленным портом с контроллером, который в свою очередь двунаправленным портом соединен через преобразователь интерфейса с персональным компьютером, установленным на поверхности, отличающееся тем, что в блок записи и воспроизведения введены ключевой элемент и смеситель, соединенный с забойным блоком, при этом выход источника питания через ключевой элемент соединен со входом смесителя, выход которого соединен со входом контроллера, управляющий выход последнего подключен к управляющему входу ключевого элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2